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第三章 相互作用
第1课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律
探究两个互成角度的力合成时遵循的规律，会根据平行四边形定则，用作图法求合力。
通过分析日常生活情境，知道合力与分力的概念，利用等效替代的思想理解合力和分力的关系。
02
01
重点
重难点
合力与分力
01
现实生活中，物体常常不止受到一个力的作用，如学生背的书包，在公路斜坡上行驶的汽车，建筑工地上几条钢索吊起的重物等，都受到多个力的作用。能否找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”？
某班师生在植树节给树浇水，如图所示，老师一人提着一桶水到现场，放下桶，然后小娟、小明共同提起该桶，准备给树浇水，老师的拉力为F，小娟、小明作用在桶上的力分别为F1、F2。老师用的力F与两个学生用的力的作用效果是否相同？二者能否等效替代？
相同，能等效替代
F为F1和F2的合力
F1、F2为F的分力
F
F1
F2
合力与分力
如果一个力产生的效果与另外几个力共同作用产生的效果相同，那么这个力与另外几个力等效，可以相互替代，这个力就称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。
合力与分力
等效性
同体性
瞬时性
相互替代关系
受力物体相同
瞬时对应关系
各个分力作用在同一物体上
某个分力变化了，合力同时也发生变化
合力的作用效果与分力的共同作用效果相同
力的合成
求几个力的 的过程叫作力的合成。
合力与分力的关系
合力与分力之间是一种 的关系，合力作用的 与分力________________相同。
合力
等效替代
效果
共同作用的效果
合力和分力的相互替代是一种等效替代。等效替代是重要的科学思维方法之一，它可以使复杂问题变成简单问题。
(1)合力与分力都是客观存在的力。(　　)
(2)合力与分力同时作用于物体上。(　　)
(3)两分力一定是同一物体受到的力。(　　)
×
×
√
探究两个互成角度的力的合成规律
02
1.实验思路
(1)合力F'的确定：一个力F'可以使汇力圆环与平板上的定位圆 ，两个力F1、F2共同作用，也能使汇力圆环与平板上的定位圆 ，则F'与F1和F2共同作用 相同，则F'是F1和F2的合力。
(2)合力F与分力F1、F2的关系：作出力F1、F2及F的图示，提出猜想，进行验证。
重合
重合
效果
2.实验器材
力的关系探究装置、 、三角板、 、铅笔、汇力圆环、 、夹子等。
弹簧测力计(两个)
刻度尺
橡皮筋
3.实验步骤
(1)如图所示，将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端。
(2)如图(a)所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆 。用铅笔在平板上记下这两个拉力的 。
重合
大小和方向
(3)如图(b)所示，直接用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆 ，用铅笔在平板上记下这个拉力的 。
重合
大小和方向
(4)在平板上用力的图示法作出三个力，如图所示，观察这三个力所构成的几何图形。
(5)改变第(2)步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。
(6)得出结论：如果以表示两个分力的线段为 作平行四边形，这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向，这就是求合力的平行四边形定则。
邻边
对角线
4.注意事项
(1)汇力圆环位置
每次实验中均使汇力圆环与平板上的定位圆 ，判断是否重合时，视线要与板面 。
(2)拉力
①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；
②应使橡皮筋、弹簧测力计和汇力圆环位于与平板 的同一平面内。
重合
垂直
平行
(3)作图
①在同一次实验中，选定的比例要 ；
②所作的图要尽量大些；
③严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。
相同
5.误差分析
(1)弹簧测力计使用前没校零会造成误差。
(2)实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。
(3)两次测量拉力时，汇力圆环没有拉到与定位圆重合会造成偶然误差。
1.(2023·肇庆市高一期末)实验小组采用
图甲装置验证“力的平行四边形定则”。
(1)如图乙所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆重合，记录两个拉力的　　　　　 。
大小和方向
画出力的图示，要记录力的大小、方向和作用点。而题图乙中已经记录了作用点也就是定位圆，因此只要再记录两个拉力的大小和方向即可。
(2)直接用一个弹簧测力计去拉细绳，使　　　　　　　 　，记录这个拉力的　　　　　　。
(3)用作图法作出三个力，观察三个力构成的几何图形，看是否符合平行四边形定则。若用弹性绳替换细绳，　　　　(选填“影响”或“不影响”)实验结果。
汇力圆环与平板上的定位圆重合
大小和方向
不影响
(2)由于合力和分力的效果相同，因此仍使汇力圆环与平板上的定位圆重合。同样要记录拉力的大小和方向。
(3)由于细绳只是记录拉力的方向，因此将细绳换成弹性绳，对实验结果没有影响。
2.(2025·广州市高一期中)某同学做“探
究两个互成角度的力的合成规律”的实
验。如图甲所示，其中A为固定橡皮条
的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，实
验中，第一次用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，第二次用一个弹簧测力计拉橡皮条。
(1)从图甲中可读得弹簧测力计B的示数为　　N。
3.8
弹簧测力计B的最小刻度为0.2 N，则示数为3.8 N。
(2)该同学根据某次实验记录数据，画出力的图示，如图乙所示，A、B两幅图中　　(选填“A”或“B”)是小陈同学实验后画出的正确力的图示。
A
因F是两个分力F1、F2的合力的理论值，而F'是两个分力合力的实验值，可知F'的方向一定与橡皮条的方向共线，即A正确。
(3)下列措施可以减小实验误差的是　　。
A.橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上
B.两个分力F1、F2的方向要垂直
C.两根细绳必须等长
D.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行
D
橡皮条不一定要与两绳套夹角的平分线在同一直线上，选项A错误；两个分力F1、F2方向间的夹角适当即可，不一定要垂直，选项B错误；两根细绳尽量长一些，但不一定必须等长，选项C错误；实验要记录弹簧测力计在平行于木板方向的读数和方向，弹簧测力计尽量与木板平行，选项D正确。
实验操作中的注意事项
1.同一次实验中橡皮条拉长后的结点O必须位于同一位置。
2.两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小。F1、F2所拉的两根细绳适当长一些，记录细绳方向的两点要尽量远些。
探究两个互成角度的力的合成规律
合力与分力
探究两个互成角度的力的合成规律
效果相同，等效替代
力的合成：求几个力的合力的过程
实验思路
实验器材
实验步骤
实验结论
误差分析
汇力圆与定位圆重合
记录力的大小和方向
遵循平行四边形定则
注意事项
使橡皮筋发生相同的形变

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